JP2011015044A - Choke flange of waveguide, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、主にマイクロ波やミリ波などの高周波信号を伝送するための導波管の接続構造に関し、特に、多層誘電体基板の積層方向に形成した導波管のチョークフランジ、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a waveguide connection structure mainly for transmitting high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves, and more particularly, to a waveguide choke flange formed in the stacking direction of a multilayer dielectric substrate and its manufacture. Regarding the method.
多層誘電体基板の積層方向に形成された導波管(第1の導波管)と金属板に形成された導波管(第2の導波管)との接続部において、電気的な接触を安定化させ、接続部における電磁波の反射や通過損失劣化や漏洩等を防止することを目的として、導波管の接続部にチョークフランジが用いられている。このようにして、導波管の接続部にチョークフランジを用いて、第1の導波管と第2の導波管とを電気的に接続して両導波管を同電位に保つことで、複数の導波管が直列に接続された導波管内を通過する高周波信号の伝送特性を安定化させることができる。 Electrical contact at the connection between the waveguide (first waveguide) formed in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate and the waveguide (second waveguide) formed on the metal plate The choke flange is used for the connection portion of the waveguide for the purpose of stabilizing the noise and preventing the reflection of the electromagnetic wave, the passage loss deterioration, the leakage, and the like at the connection portion. In this way, the choke flange is used for the connection portion of the waveguide, and the first waveguide and the second waveguide are electrically connected to keep both the waveguides at the same potential. The transmission characteristics of a high-frequency signal passing through a waveguide in which a plurality of waveguides are connected in series can be stabilized.
このような導波管の接続構造に関する技術として、一般的なチョークフランジの構造に加えて、導体パターン端により形成する磁壁(定在波的にはオープン)によって多層誘電体基板と金属板との間に伝送される平行平板モードを抑圧して導波管のE面端を短絡するチョークフランジの構成技術が開示されている(特許文献1参照)。この技術によれば、導波管の接続面において信号漏れの少ない、低損失な導波管接続特性が得られると共に、導波管の接続部の位置ずれ時に従来発生していた高次モード共振による接続特性劣化を防止することができる。さらに、多層誘電体基板に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管との接続部の導波管部分の接触/非接触の状態によらず、良好な接続特性が得られるので、導波管内における高周波信号の伝送特性を安定化させることができる。 As a technology related to such a waveguide connection structure, in addition to a general choke flange structure, a magnetic domain wall (open in the standing wave) formed by a conductor pattern end is used to connect a multilayer dielectric substrate and a metal plate. A technology for constructing a choke flange that suppresses a parallel plate mode transmitted therebetween and short-circuits the E-plane end of the waveguide is disclosed (see Patent Document 1). According to this technology, low-loss waveguide connection characteristics with little signal leakage at the waveguide connection surface can be obtained, and high-order mode resonance that has occurred in the past when the connection portion of the waveguide is displaced. It is possible to prevent the connection characteristics from being deteriorated. Furthermore, regardless of the contact / non-contact state of the waveguide portion of the connection portion between the first waveguide formed on the multilayer dielectric substrate and the second waveguide formed on the metal plate Therefore, it is possible to stabilize the transmission characteristic of the high frequency signal in the waveguide.
このような構造のチョークフランジとしては、例えば、図7、図8に示すような構造のものが一般的に知られている。図7は、従来の導波管の接続構造を示す断面図であり、図8は、図7に示す導波管の導体パターン部(導体パターン)を平面視した平面図である。すなわち、図7は、従来の導波管のチョークフランジにおける多層誘電体基板と金属板とが接触する面の断面図であり、図8は、図7において金属板と接する部分の多層誘電体基板を平面視した平面図である。言い換えると、図7は、図8のA−A断面図である。 As a choke flange having such a structure, for example, those shown in FIGS. 7 and 8 are generally known. 7 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide connection structure, and FIG. 8 is a plan view of a conductor pattern portion (conductor pattern) of the waveguide shown in FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface where a multilayer dielectric substrate and a metal plate are in contact with each other in a choke flange of a conventional waveguide, and FIG. 8 is a portion of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate in FIG. FIG. In other words, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図7に示すように、多層誘電体基板31の中央部分において積層方向に形成された第1の導波管31aと、金属板32の中央部分において厚み方向に第1の導波管31aに対向するように形成された第2の導波管32aとが、相互に接続されて連続した一本の導波管36が構成されている。
As shown in FIG. 7, the
尚、多層誘電体基板31は、誘電体33と内層導体34とが交互に重ねられて構成されている。また、多層誘電体基板31の表面側(図7の下側)の一部には、第1の導波管31aの両サイドにそれぞれ導体パターン35aが形成され、さらに、導体パターン35aから第1の導波管31aの内壁導体39に接続されている。そして、内壁導体39から多層誘電体基板31の裏面側(図7の上側)に裏面導体35bが形成されている。
The multilayer
また、多層誘電体基板31の表面側に形成された第1の導波管31aの両側の導体パターン35aは、図8に示すように、第1の導波管31aの開口領域の両側において一体的に接続されている。さらに詳しく説明すると、図7に示すように、第1の導波管31aの開口領域の両側のそれぞれの導体パターン35aは、導体が切欠された部分に開口部38を形成している。従って、この開口部38の部分には誘電体33が露出している。また、導体パターン35aの平面形状は、図8に示すように、多層誘電体基板31の表面において、第1の導波管31aの開口領域及び開口部38を囲むように形成されている。
Also, as shown in FIG. 8, the
また、図7に示すように、第1の導波管31aの開口領域の両側の導体パターン35aから、それぞれ、多層誘電体基板31の積層方向にスルーホール37が形成されている。このスルーホール37は、図8に示すように、導体パターン35aで囲まれた開口部38の両側に多数配列されている。尚、金属板32は、図7では1枚の板で表示されているが、複数の金属板を重ねて構成してもよい。
Further, as shown in FIG. 7, through
図8に示すようなチョークフランジの構成において、導体パターン35aで囲まれたそれぞれの開口部38のE面端(図8の開口部38の内側の長手側端部)は、第1の導波管31aのE面端(長手側端部)からλ/4の位置(λ:伝送波の自由空間波長)に形成され、第1の導波管31aの長辺より長くかつλ未満の長さを有している。さらに、図7に示すように、多層誘電体基板31の積層方向には、λg/4(λg:多層誘電体基板中における伝送波の波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路41が形成されている。
In the configuration of the choke flange as shown in FIG. 8, the end of the E surface of each
このようなチョークフランジ構造において、多層誘電体基板31の反りなどによって、多層誘電体基板31の導体パターン35aと金属板32との接続部に隙間が生じて、第1の導波管31aと第2の導波管32aとが電気的に接触が取れていないことがある。ところが、図7、図8のような構造のチョークフランジでは、多層誘電体基板31の積層方向の誘電体伝送路41の先端部分は内層導体34によって短絡されていて、その内層導体34からλg/4だけ離れた位置の開口部38では誘電体伝送路41の先端部分が開放されている。また、開口部38の端面から第1の導波管31aの長辺端であるE面端まではλ/4であるために、第1の導波管31aのE面端においても短絡状態となる。
In such a choke flange structure, a warp or the like of the multilayer
すなわち、多層誘電体基板31の第1の導波管31aは、多層誘電体基板31の積層方向にλg/4の長さを有し、かつ、開口部38の端面から第1の導波管31aのE面端までλ/4の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路41を設けたチョークフランジ構造を備えている。従って、多層誘電体基板31と金属板32との間の電気的接触が不安定な場合においても、第1の導波管31aのE面端における短絡状態が維持されるので、導波管36の接続部分(つまり、第1の導波管31aと第2の導波管32aの接続部分)からの電磁波の不要な漏洩を減らしたり、伝送損失を少なくしたりすることができる。
That is, the
また、関連する技術として、複数の導波管プレートに形成されたそれぞれの導波管を同一平面内で良好に接続して、導波管内における良好な信号通過特性を得る技術も開示されている(特許文献2参照)。この技術によれば、各々の導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長λの概略1/4(つまり、λ/4)だけオフセットさせた位置にチョーク構造を形成することにより、高周波信号の良好な通過、反射、アイソレーション特性を得ることができる。すなわち、導波管長辺の導波管端から概略λ/4だけ離れた位置に、ほぼλ/4の幅と深さと導波管長辺以上の長さのトレンチを形成したチョーク構造を設けている。これによって、導波管を伝送する信号帯域での共振を避け、隣接する導波管同士の結合を抑圧することができるので、良好な通過、反射、アイソレーション特性を実現することが可能となる。 In addition, as a related technique, a technique is also disclosed in which each waveguide formed on a plurality of waveguide plates is satisfactorily connected in the same plane to obtain good signal passing characteristics in the waveguide. (See Patent Document 2). According to this technique, the choke structure is formed at a position offset from the waveguide end of each long waveguide by approximately 1/4 (that is, λ / 4) of the free space propagation wavelength λ at the signal frequency. As a result, it is possible to obtain good passing, reflection, and isolation characteristics of a high-frequency signal. That is, a choke structure in which a trench having a width and depth of approximately λ / 4 and a length longer than the long side of the waveguide is formed at a position approximately λ / 4 away from the waveguide end of the long side of the waveguide. . As a result, resonance in the signal band transmitted through the waveguide can be avoided and coupling between adjacent waveguides can be suppressed, so that excellent passing, reflection, and isolation characteristics can be realized. .
さらに、関連する技術として、誘電体層と主導体層とが積層された誘電体基板に導波管を形成した誘電体導波管線路の技術も開示されている(例えば、特許文献3参照)。この技術によれば、主導体層間を電気的に接続するように形成された二列のバイアホール群で囲まれた領域に誘電体導波管線路が形成され、さらに、主導体層の一方又は両方にスロット孔が形成されている。これによって、容易に他の高周波伝送線路(誘電体導波管線路)と電磁結合することができるので、マイクロ波からミリ波までの高周波信号の良好な伝達を実現することが可能となる。 Furthermore, as a related technique, a technique of a dielectric waveguide line in which a waveguide is formed on a dielectric substrate in which a dielectric layer and a main conductor layer are laminated is also disclosed (for example, see Patent Document 3). . According to this technique, a dielectric waveguide line is formed in a region surrounded by two rows of via hole groups formed so as to electrically connect the main conductor layers, and one of the main conductor layers or Slot holes are formed in both. As a result, it is possible to easily electromagnetically couple with other high-frequency transmission lines (dielectric waveguide lines), so that it is possible to realize good transmission of high-frequency signals from microwaves to millimeter waves.
しかしながら、前述のような従来の多層誘電体基板の導波管、及び前記特許文献1に記載の多層誘電体基板の導波管における積層方向に形成したチョークフランジの構造では、多層誘電体基板の積層方向の厚みが安定しない場合には、多層誘電体基板の積層方向にλg/4の長さを精度良く出せないためにチョークの特性が安定化しないことがある。その結果、多層誘電体基板に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管との接続部に良好な接続特性が得られなくなって、導波管内における高周波信号の伝送が不安定になるおそれがある。また、多層誘電体基板の積層方向の厚みがλg/4未満となるような信号波の周波数帯においては、チョークフランジによる導波管同士の短絡特性を実現することができない。
However, in the structure of the choke flange formed in the stacking direction in the waveguide of the conventional multilayer dielectric substrate as described above and the waveguide of the multilayer dielectric substrate described in
また、前記特許文献2の導波管プレートに導波管を形成したチョークフランジの構造においても、導波管プレートの厚みが安定しない場合には、λ/4の深さのトレンチを精度良く形成できないためにチョークの特性が安定化しないことがある。その結果、前述と同様に、導波管同士の接続部に良好な接続特性が得られなくなって、導波管内における高周波信号の伝送が不安定になるおそれがある。
Also, in the choke flange structure in which the waveguide is formed on the waveguide plate described in
さらに、前記特許文献3の誘電体導波管線路の技術においては、複数の誘電体導波管線路を電磁結合することで高周波信号の良好な伝達を実現することができるが、チョークフランジの構造によって導波管同士の良好な接続特性を実現させるものではない。従って、本発明が目指す、多層誘電体基板の積層方向に形成した導波管のチョークフランジの構造を改良して、導波管の接続特性を安定化させる技術に応用することはできない。
Furthermore, in the technique of the dielectric waveguide line of
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、導波管同士の接続部位の接触状態が不安定になっても、チョークの特性を安定化させて良好な信号伝達特性が得られるような導波管のチョークフランジ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and even if the contact state of the connection portion between the waveguides becomes unstable, the characteristics of the choke are stabilized and a good signal transmission characteristic is obtained. It is an object of the present invention to provide a choke flange for a waveguide and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するために、本発明に係る導波管のチョークフランジは、多層誘電体基板の積層方向に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管とを接続する導波管のチョークフランジであって、金属板と接する多層誘電体基板の表面領域において、第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を形成した導体パターンと、導体パターンと多層誘電体基板の内層導体との間において、伝送経路が内層導体と平行する方向に形成された、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路とを備えた構成となっている。 In order to achieve the above object, a choke flange of a waveguide according to the present invention includes a first waveguide formed in the stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed in a metal plate. Is a choke flange of the waveguide that connects to the metal plate, and is approximately λ / 4 (λ: free space of the transmission wave) from the E surface end of the first waveguide in the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate Between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, and the transmission path is formed in a direction parallel to the inner layer conductor. and a short-circuited dielectric transmission line having a length of λg: effective wavelength of transmission wave in the multilayer dielectric substrate.
また、本発明に係る導波管のチョークフランジは、多層誘電体基板の積層方向に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管とを接続する導波管のチョークフランジであって、金属板と接する多層誘電体基板の表面領域において、第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を形成した導体パターンと、導体パターンと多層誘電体基板の内層導体との間において、一部の伝送経路が多層誘電体基板の積層方向に形成され、残り部分の伝送経路が内層導体と平行する方向に形成された、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路とを備えた構成となっている。 In addition, the choke flange of the waveguide according to the present invention is a waveguide that connects the first waveguide formed in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate and the second waveguide formed on the metal plate. It is a choke flange of a tube, and is rectangular at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide in the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate A part of the transmission path is formed in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate between the conductor pattern in which the openings are formed and the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, and the remaining transmission path is the inner layer conductor. And a short-circuited dielectric transmission line having a length of approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of the transmission wave in the multilayer dielectric substrate) formed in a direction parallel to the dielectric layer. .
また、本発明は、導波管のチョークフランジの製造方法を提供することもできる。すなわち、多層誘電体基板の積層方向に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管とを接続する導波管のチョークフランジの製造方法であって、金属板と接する多層誘電体基板の表面領域において、第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を設けた導体パターンを形成する第1の工程と、導体パターンと多層誘電体基板の内層導体との間において、伝送経路が内層導体と平行する方向に、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路を形成する第2の工程とを含む導波管のチョークフランジの製造方法を提供することもできる。 The present invention can also provide a method for manufacturing a waveguide choke flange. That is, a method for manufacturing a choke flange of a waveguide for connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate, the method comprising: In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the plate, a conductor pattern having a rectangular opening at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of the transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide Between the first step to be formed and the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, the transmission path is approximately λg / 4 (λg: transmission wave in the multilayer dielectric substrate) in a direction parallel to the inner layer conductor. It is also possible to provide a method for manufacturing a choke flange of a waveguide, including a second step of forming a short-circuited dielectric transmission line having a length of (effective wavelength).
また、本発明は、導波管のチョークフランジの他の製造方法を提供することもできる。すなわち、多層誘電体基板の積層方向に形成された第1の導波管と金属板に形成された第2の導波管とを接続する導波管のチョークフランジの製造方法であって、金属板と接する多層誘電体基板の表面領域において、第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を設けた導体パターンを形成する第1の工程と、導体パターンと多層誘電体基板の内層導体との間において、一部の伝送経路を多層誘電体基板の積層方向に形成する第2の工程と、導体パターンと多層誘電体基板の内層導体との間において、トータルの伝送経路が略λg/4(λg:多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さとなり、かつ先端が短絡された状態となるように、残り部分の伝送経路を内層導体と平行する方向に形成する第3の工程とを含む導波管のチョークフランジの製造方法を提供することもできる。 The present invention can also provide another method for manufacturing a choke flange of a waveguide. That is, a method for manufacturing a choke flange of a waveguide for connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate, the method comprising: In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the plate, a conductor pattern having a rectangular opening at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of the transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide A first step of forming, a second step of forming a part of the transmission path in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, and the conductor pattern and the multilayer dielectric. The total transmission path is approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of transmission wave in the multilayer dielectric substrate) between the inner layer conductors of the body substrate and the tip is short-circuited. The remaining transmission path is formed in a direction parallel to the inner layer conductor. Method for producing a choke flange waveguide comprising a third step may be provided.
本発明に係る導波管のチョークフランジは、従来のチョークフランジのように多層誘電体基板の積層方向に誘電体伝送路を設けるのではなく、多層誘電体基板の内層導体と平行する方向に誘電体伝送路を形成している。そして、この誘電体伝送路は、電気長が略λg/4となるように形成されている。従って、多層誘電体基板の積層方向の厚みが安定しない場合においても、誘電体伝送路は略λg/4の長さに維持することができる。これによって、多層誘電体基板の積層方向の厚みが安定しない場合でも、第1の導波管と第2の導波管を同電位に保ち、良好なチョークフランジ特性を確保して導波管内における高周波信号の伝送特性を安定化させることができる。また、多層誘電体基板の厚みがλg/4未満となるような周波数帯においても、電気的に安定した導波管接続構造を実現することができる。 The choke flange of the waveguide according to the present invention is not provided with a dielectric transmission line in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate as in the conventional choke flange, but is dielectric in the direction parallel to the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate. A body transmission line is formed. The dielectric transmission line is formed so that the electrical length is approximately λg / 4. Therefore, even when the thickness of the multilayer dielectric substrate in the stacking direction is not stable, the dielectric transmission line can be maintained at a length of approximately λg / 4. As a result, even when the thickness of the multilayer dielectric substrate in the stacking direction is not stable, the first waveguide and the second waveguide are kept at the same potential, and good choke flange characteristics are ensured in the waveguide. High-frequency signal transmission characteristics can be stabilized. Further, an electrically stable waveguide connection structure can be realized even in a frequency band where the thickness of the multilayer dielectric substrate is less than λg / 4.
本発明に係る多層誘電体基板を用いた導波管のチョークフランジの構造は、導波管の内壁導体のE面(電界面)端から電気長でλ/4離れた位置において、多層誘電体基板の表面層に形成された導体パターンに開口部を設ける。さらに、多層誘電体基板の内層導体と平行な方向に、一端が短絡された誘電体伝送路を形成し、この誘電体伝送路の電気長をλg/4としたことを特徴とする。以下、本発明に係る導波管のチョークフランジ構造の幾つかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 The structure of the choke flange of the waveguide using the multilayer dielectric substrate according to the present invention is such that the multilayer dielectric is located at a position λ / 4 away from the E-plane (electric field plane) end of the inner wall conductor of the waveguide. An opening is provided in the conductor pattern formed on the surface layer of the substrate. Furthermore, a dielectric transmission line whose one end is short-circuited is formed in a direction parallel to the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, and the electrical length of the dielectric transmission line is λg / 4. Hereinafter, several embodiments of the choke flange structure of the waveguide according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same elements are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted.
《第1実施形態》
まず、本発明の第1実施形態に係る多層誘電体基板を用いた導波管のチョークフランジについて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る多層誘電体基板のチョークフランジの断面図であり、図2は、図1のB−B断面図、図3は、図1のC−C面から多層誘電体基板を平面視した平面図である。すなわち、図1は、本発明の第1実施形態に係る導波管のチョークフランジにおける多層誘電体基板と金属板とが接触する面の断面図であり、図2は、図1に示す多層誘電体基板中の誘電体部分の内層を示す平面図であり、図3は、図1において金属板と接する部分の多層誘電体基板を平面視した平面図である。このような構造は、マイクロ波やミリ波帯の回路を構成する多層誘電体基板に形成した中空導波管と金属板や他のモジュールとの接続などに適用される。
<< First Embodiment >>
First, a choke flange of a waveguide using the multilayer dielectric substrate according to the first embodiment of the present invention will be described. 1 is a cross-sectional view of a choke flange of a multilayer dielectric substrate according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1, and FIG. 3 is a CC plane of FIG. FIG. 3 is a plan view of a multilayer dielectric substrate viewed from above. That is, FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface where a multilayer dielectric substrate and a metal plate are in contact with each other in the choke flange of the waveguide according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a multilayer dielectric shown in FIG. FIG. 3 is a plan view showing an inner layer of a dielectric portion in the body substrate, and FIG. 3 is a plan view of the portion of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate in FIG. Such a structure is applied to a connection between a hollow waveguide formed on a multilayer dielectric substrate constituting a microwave or millimeter wave band circuit and a metal plate or another module.
図1に示すように、多層誘電体基板1の中央部分において積層方向に形成された第1の導波管1aと、金属板2の中央部分において厚み方向に第1の導波管1aに対向するように形成された第2の導波管2aとが、相互に接続されて一本の連続した導波管6が構成されている。
As shown in FIG. 1, the
尚、多層誘電体基板1は、誘電体3と内層導体4とが交互に重ねられて構成されている。また、多層誘電体基板1の表面側(図1の下側)の一部には、第1の導波管1aの両サイドにそれぞれ導体パターン5aが形成され、さらに、導体パターン5aから第1の導波管1aの内壁導体9に接続されている。そして、内壁導体9から多層誘電体基板1の裏面側(図1の上側)に裏面導体5bが形成されている。
The
また、多層誘電体基板1の表面側に形成された第1の導波管1aの開口領域の両側の導体パターン5aは、図3に示すように、第1の導波管1aの開口領域の両側において一体的に接続されている。さらに詳しく説明すると、図1に示すように、第1の導波管1aの開口領域の両側のそれぞれの導体パターン5aは、導体が切欠された部分に開口部8を形成している。従って、この開口部8の部分には誘電体3が露出している。また、導体パターン5aの平面形状は、図3に示すように、多層誘電体基板1の表面において、第1の導波管1aの開口領域及び開口部8を囲むように形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、図1に示すように、第1の導波管1aの開口領域の両側の導体パターン5aから、それぞれ、多層誘電体基板1の積層方向にスルーホール7が形成されている。このスルーホール7は、図3に示すように、多層誘電体基板1の外周側に偏った形状で開口部8を囲むように配列されて形成されている。尚、金属板2は、図1では1枚の板で表示されているが、複数の金属板が接合されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, through-
また、多層誘電体基板1の誘電体部分の内層構成は、図2に示すように、誘電体3の基板の中央部分には、断面が矩形の第1の導波管1aの開口領域が形成され、第1の導波管1aの内壁には内壁導体9が形成されている。また、第1の導波管1aの開口領域の両サイドには、図示されない開口部を囲むようにスルーホール7が配列されている。
Further, as shown in FIG. 2, the inner layer structure of the dielectric portion of the
すなわち、多層誘電体基板1の積層方向において、図1及び図3に示すように、内部が内壁導体9で覆われた長方形状の中空導波管である第1の導波管1aが形成されている。また、多層誘電体基板1の表面導体である導体パターン5aと金属板2が接する面において、多層誘電体基板1の第1の導波管1aと金属板2の第2の導波管2aとが接続されて連続する導波管6を構成する構造となっている。そして、第1の導波管1aの開口領域の両サイドには、一端が開口部8で開放され他端が短絡された誘電体伝送路10が形成されている。
That is, in the stacking direction of the
図3に示すようなチョークフランジの構成において、導体パターン5aで囲まれたそれぞれの開口部8のE面端(図3の開口部8の内側の長手側端部)は、第1の導波管1aのE面端(第1の導波管1aの長手側端部)からλ/4の位置(λ:伝送波の自由空間波長)に形成され、第1の導波管1aの開口領域の長辺より長くかつλ未満の長さを有している。
In the configuration of the choke flange as shown in FIG. 3, the end of the E surface of each
さらに、多層誘電体基板1には、図1に示すように、開口部8を一端とする誘電体伝送路10が、多層誘電体基板1の内層導体4、導体パターン5a、及び四方をスルーホール7で囲まれた状態で形成されている。ここで、誘電体伝送路10の、第1の導波管1aのE端面と平行な辺の長さは、開口部8の長さと同じであり、かつ、第1の導波管1aのE端面と垂直な方向(つまり、多層誘電体基板1の内層導体4と平行な方向)の長さはλg/4(λg:多層誘電体基板中における伝送波の波長)である。
Further, as shown in FIG. 1, the
このようにして、開口部8が開放され、かつ、内層導体4、導体パターン5a、及びスルーホール7によって先端が短絡された形状の誘電体伝送路10によってチョークフランジ構造を構成している。このようなチョークフランジ構造にすることにより、多層誘電体基板1と金属板2との接続部に隙間が生じて電気的な接触が取れていない場合でも、第1の導波管1aと第2の導波管2aとの間における電気的な接続を維持することができる。
In this way, the choke flange structure is constituted by the
すなわち、このようなチョークフランジ構造を有する多層誘電体基板1に設けた誘電体伝送路10の先端は短絡状態であり、その短絡位置からλg/4離れた開口部8では開放状態となっている。また、開口部8から第1の導波管1aのE面端まではλ/4であるため、第1の導波管1aのE面端においては短絡状態となる。従って、多層誘電体基板1と金属板2との間の電気的接触が不安定な場合においても、第1の導波管1aのE面端における短絡状態が維持されるので、導波管6の接続部分(つまり、第1の導波管1aと第2の導波管2aの接続部分)からの電磁波の不要な漏洩を減らしたり、伝送損失を少なくしたりすることができる。
That is, the tip of the
さらに、本実施形態によるチョークフランジ構造では、多層誘電体基板1の積層方向に誘電体伝送路10を設けるのではなく、多層誘電体基板1の基板層と平行方向に誘電体伝送路10を設けている。従って、多層誘電体基板1の厚みが不安定な場合でも、誘電体伝送路10の長さをλg/4に維持することができるため、チョークフランジの特性を安定化させることができる。その結果、多層誘電体基板1に形成された第1の導波管1aと金属板2に形成された第2の導波管2aとの接続部に良好な接続特性を得て、導波管内における高周波信号の伝送を安定化させることが可能となる。
Furthermore, in the choke flange structure according to the present embodiment, the
言い換えると、本実施形態による導波管のチョークフランジは、多層誘電体基板1の導体層と平行な方向に誘電体伝送路10を設けた構造となっている。そして、この誘電体伝送路10の電気長はλg/4であって、一端が開放状態、他端が短絡状態となっている。これにより、多層誘電体基板1と金属板2との間の導波管接続構造において、多層誘電体基板1の積層方向の厚みが、例えばλg/4より少なくなるような周波数帯においても、安定したチョークフランジ構造を維持して、安定した伝送特性を維持することができる。
In other words, the choke flange of the waveguide according to the present embodiment has a structure in which the
《第2実施形態》
次に、本発明の第2実施形態に係る導波管のチョークフランジについて説明するが、第1実施形態と重複する説明は省略する。図4は、本発明の第2実施形態に係る多層誘電体基板のチョークフランジの断面図であり、図5は、図4のB−B断面図、図6は、図4のC−C面から多層誘電体基板を平面視した平面図である。すなわち、図4は、本発明の第2実施形態に係る導波管のチョークフランジにおける多層誘電体基板と金属板とが接触する面の断面図であり、図5は、図4に示す多層誘電体基板中の誘電体部分の内層を示す平面図であり、図6は、図4において金属板と接する部分の多層誘電体基板を平面視した平面図である。
<< Second Embodiment >>
Next, the choke flange of the waveguide according to the second embodiment of the present invention will be described, but the description overlapping with the first embodiment will be omitted. 4 is a cross-sectional view of a choke flange of a multilayer dielectric substrate according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4, and FIG. FIG. 3 is a plan view of a multilayer dielectric substrate viewed from above. That is, FIG. 4 is a cross-sectional view of the surface where the multilayer dielectric substrate and the metal plate are in contact with each other in the choke flange of the waveguide according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is the multilayer dielectric shown in FIG. FIG. 6 is a plan view showing an inner layer of a dielectric portion in the body substrate, and FIG. 6 is a plan view of the multilayer dielectric substrate in a portion in contact with the metal plate in FIG.
第1実施形態との相違点は、誘電体伝送路20を、導体パターン5aと複数の内層導体4とスルーホール7によって構成したものである。この誘電体伝送路20の、第1の導波管1aのE面端と平行な辺の長さは、第1実施形態と同様に開口部8の長さと同じである。開口部8から多層誘電体基板1の積層方向に誘電体伝送路20の一部を形成した後、内層導体4同士で挟んで形成された誘電体伝送路20の部分に接続される。この場合においても、開口部8から内層導体4同士で挟んで形成された伝送経路のスルーホール7までの、トータルの誘電体伝送路20の電気長はλg/4である。
The difference from the first embodiment is that the
このようにして、多層誘電体基板1の内層導体4同士で挟んで形成した誘電体伝送路20によるチョークフランジの構造においても、第1実施形態と同様に、第1の導波管1aと第2の導波管2aとの電気的接触が不安定な場合でも、誘電体伝送路20の作用によって第1の導波管1aと第2の導波管2aとを短絡させることができる。従って、多層誘電体基板1の第1の導波管1aと金属板2の第2の導波管2aとが接続不良になっても、導波管接続部からの不要漏洩を減らしたり、伝送損失を少なくしたりすることができる。
Thus, also in the structure of the choke flange by the
本発明による導波管のチョークフランジによれば、多数の導波管が直列に接続された長距離伝送路などに有効に利用することができる。 According to the choke flange of the waveguide according to the present invention, it can be effectively used for a long-distance transmission line in which a large number of waveguides are connected in series.
1、31 多層誘電体基板
1a、31a 第1の導波管
2、32 金属板
2a、32a 第2の導波管
3、33 誘電体
4、34 内層導体
5a、35a 導体パターン
5b、35b 裏面導体
6、36 導波管
7、37 スルーホール
8、38 開口部
9、39 内壁導体
10、20、41 誘電体伝送路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記金属板と接する前記多層誘電体基板の表面領域において、前記第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を形成した導体パターンと、
前記導体パターンと前記多層誘電体基板の内層導体との間において、伝送経路が内層導体と平行する方向に形成された、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路と
を備えることを特徴とする導波管のチョークフランジ。 A choke flange of a waveguide connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate,
In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate, a rectangular opening is formed at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide. Conductor pattern,
Between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, a transmission path is formed in a direction parallel to the inner layer conductor, approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of the transmission wave in the multilayer dielectric substrate) And a short-circuited dielectric transmission line having a length of).
前記金属板と接する前記多層誘電体基板の表面領域において、前記第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を形成した導体パターンと、
前記導体パターンと前記多層誘電体基板の内層導体との間において、一部の伝送経路が前記多層誘電体基板の積層方向に形成され、残り部分の伝送経路が前記内層導体と平行する方向に形成された、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路と
を備えることを特徴とする導波管のチョークフランジ。 A choke flange of a waveguide connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate,
In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate, a rectangular opening is formed at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide. Conductor pattern,
Between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, a part of the transmission path is formed in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate, and the remaining part of the transmission path is formed in a direction parallel to the inner layer conductor. And a short-circuited dielectric transmission line having a length of approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of a transmission wave in the multilayer dielectric substrate).
前記金属板と接する前記多層誘電体基板の表面領域において、前記第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を設けた導体パターンを形成する第1の工程と、
前記導体パターンと前記多層誘電体基板の内層導体との間において、伝送経路が内層導体と平行する方向に、略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路を形成する第2の工程と
を含むことを特徴とする導波管のチョークフランジの製造方法。 A method for manufacturing a choke flange of a waveguide for connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate,
In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate, a rectangular opening is provided at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide. A first step of forming a conductive pattern;
Between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate, the length of the transmission path is approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of the transmission wave in the multilayer dielectric substrate) in a direction parallel to the inner layer conductor. And a second step of forming a short-circuited dielectric transmission line having a length. A method for manufacturing a choke flange of a waveguide.
前記金属板と接する前記多層誘電体基板の表面領域において、前記第1の導波管のE面端から略λ/4(λ:伝送波の自由空間波長)の位置に矩形の開口部を設けた導体パターンを形成する第1の工程と、
前記導体パターンと前記多層誘電体基板の内層導体との間において、一部の伝送経路を前記多層誘電体基板の積層方向に形成する第2の工程と、
前記導体パターンと前記多層誘電体基板の内層導体との間において、合計の伝送経路が略λg/4(λg:前記多層誘電体基板中の伝送波の実効波長)の長さとなり、かつ先端が短絡された状態となるように、残り部分の伝送経路を前記内層導体と平行する方向に形成する第3の工程と
を含むことを特徴とする導波管のチョークフランジの製造方法。 A method for manufacturing a choke flange of a waveguide for connecting a first waveguide formed in a stacking direction of a multilayer dielectric substrate and a second waveguide formed on a metal plate,
In the surface region of the multilayer dielectric substrate in contact with the metal plate, a rectangular opening is provided at a position of approximately λ / 4 (λ: free space wavelength of transmission wave) from the E-plane end of the first waveguide. A first step of forming a conductive pattern;
A second step of forming a part of the transmission path in the stacking direction of the multilayer dielectric substrate between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate;
The total transmission path between the conductor pattern and the inner layer conductor of the multilayer dielectric substrate has a length of approximately λg / 4 (λg: effective wavelength of the transmission wave in the multilayer dielectric substrate), and the tip is And a third step of forming a remaining transmission path in a direction parallel to the inner layer conductor so as to be in a short-circuited state.
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